„Wykorzystanie Geograficznych Systemów Informacji do inwentaryzacji sieci kanalizacyjnej” Przygotowali: mgr inż. Katarzyna Wróbel mgr inż. Marcin Bondyra

Podstawowe definicje GIS (Geographical Information System) - zaawansowane narzędzie komputerowe, służące do pozyskiwania, magazynowania, przetwarzania, wizualizacji, analizy i interpretacji danych przestrzennych tworzącą bazę danych.

Z definicji wynikają trzy główne cechy: GIS udostępnia mechanizmy wprowadzania, gromadzenia i przechowywania danych przestrzennych oraz zarządzania nimi. Zapewnia ich spójność i pozwala na wstępną weryfikację. Na podstawie zgromadzonych danych możliwe jest przeprowadzenie specyficznych analiz opierających się na relacjach przestrzennych między obiektami. Wyniki analiz przestrzennych przedstawione mogą być w postaci opisowej, tabelarycznej bądź graficznej jako mapy, wykresy lub rysunki w żądanej postaci.

Podstawowym i głównym zadaniem GIS w przedsiębiorstwie wodociągowym i kanalizacyjnym jest znaczne usprawnienie procesu zarządzania majątkiem sieciowym

Struktura systemu GIS Baza danych (ang. data) Sprzęt komputerowy (ang. hardware) Oprogramowanie (ang. software) Użytkownicy (ang. people) Procesy i procedury (ang. processes)

Dane i źródła ich pozyskiwania: Zdjęcia satelitarne i lotnicze Odbiorniki GPS Stacje pomiarowe i loggery Pomiary bezpośrednie Materiały i dokumentacja istniejąca Państwowe zasoby danych oraz różnych instytucji Roczniki statystyczne Mapy numeryczne, papierowe Plany Internetowe bazy danych

Formaty danych: Dane rastrowe Dane wektorowe

Dane rastrowe W formacie rastrowym obraz tworzony jest przez piksele – najmniejsze elementy zobrazowania. Każdy piksel będący kwadratem o określonym wymiarze posiada odpowiednią wartość liczbową definiującą jego barwę na ekranie monitora. Dane rastrowe zapisywane są w postaci współrzędnych x,y każdego piksela obrazu i odpowiadającej mu wartości definiującej barwę (kolor, nasycenie, jasność) W formacie rastrowym wykorzystywane są zeskanowane mapy, zdjęcia lotnicze, satelitarne

Mapa rastrowa

Dane wektorowe Mapa wektorowa składa się z grupy obiektów, które są opisywane współrzędnymi w przyjętym układzie współrzędnych. Można w ten sposób przedstawić dane o wysokiej dokładności, np.: granice działek, zarysy budynków, pasy ulic, sieci przesyłające wodę, gaz, energię elektryczną itp. Cechuje ją dowolna skalowność. Jej jakość nie zależy od skali. Można ją w dowolny sposób zmieniać, nie pogarszając widoczności, bowiem postać wektorowa zapisywana jest w komputerze w skali 1:1

Mapa wektorowa

Typy obiektów wektorowych (x, y) Punkt (point) – położenie definiowane jest parą współrzędnych (x, y) (x2, y2) (x1, y1) Linia (line) – definiowana jest dwiema parami współrzędnych punktów: początkowego (x1, y1) i końcowego (x2, y2) (x1, y1) (x2, y2) (x3, y3) (x4, y4) .. (xn, yn) Polilinia (polyline) – definiowana jest n- parami współrzędnych Punktów węzłowych: (x1, y1) ; (x2, y2); (x3, y3); (x4, y4) ...(xn, yn)

Poligon (region) – definiowany jest n - parami współrzędnych punktów (x2, y2) (x3, y3) n = 6 (x4, y4) (x5, y5) (x1, y1) (x6, y6) Poligon (region) – definiowany jest n - parami współrzędnych punktów węzłowych: (x1, y1) ; (x2, y2); (x3, y3); (x4, y4); (x5, y5); ...(xn, yn) ; gdzie : n – liczba wierzchołków

Zalety modelu rastrowego Wady modelu rastrowego Prosta struktura danych; Jednakowa wielkość elementów – ułatwiająca modelowanie i symulacje komputerowe; Wady modelu rastrowego Zajmowanie znacznej ilości pamięci komputera; Przybliżone wyniki obliczeń powierzchni i odległości; Utrudniona analiza struktur sieciowych; Utrudniona zmiana odwzorowania man;vc

Zalety modelu wektorowego Wady modelu wektorowego Zwarta struktura danych – niewielka ilość pamięci; Dobre odtworzenie położenia obiektów; Zachowanie topologii w modelach struktur sieciowych Łatwa aktualizacja danych Wady modelu wektorowego Złożona struktura danych; Utrudnione symulacje z uwagi na zróżnicowanie typologiczne i topologiczne obiektów

Oprogramowanie prawidłowo dobrane programy powinny realizować następujące operacje: wprowadzanie danych; przechowywanie danych; analiza; tworzenie projektu końcowego; ewentualne modelowanie

Na rynku istnieje wiele producentów oprogramowań dla aplikacji GIS Na rynku istnieje wiele producentów oprogramowań dla aplikacji GIS. Do najbardziej popularnych należą: ESRI Autodesk Intergraph Bentley i inne

Przykłady zastosowań GIS:

Działalność gospodarcza

Administracja i zarządzanie

Gospodarka morska i śródlądowa

Publikowanie map

Geologia i wydobywanie surowców

Służby ratownicze

Zarządzanie kryzysowe

Agencje obrotu nieruchomościami

Rolnictwo

Ochrona środowiska

Gospodarka leśna

Transport

Planowanie przestrzenne

Zarządzanie infrastrukturą

Obronność

Turystyka i promowanie regionu

Istota projektu: Stworzenie bazy danych, przy wykorzystaniu aplikacji komputerowej Mb_GIS, która powiąże dane opisowe elementów sieci kanalizacyjnej z ich atrybutami geoprzestrzennymi na mapie numerycznej. Dzielnica Cecha A 100 B 80 C D 50 Warstwa obszarów Warstwa etykiet Warstwa cech Dzielnica A Dzielnica C Dzielnica B Dzielnica D

Źródła pozyskiwania danych: dokumentacja przedsiębiorstwa materiały kartograficzne mapy : zasadnicze numeryczne inwentaryzacja wiedza pracowników przedsiębiorstwa

Obraz 014 Obraz 021

Obraz 042 Obraz 043

Atrybuty przypisywane obiektom: Dane ogólne Parametry Dane inwestycyjne Dokumentacja

Dane ogólne: rodzaj sieci, rodzaj elementu uzbrojenia oraz jego typ miasto, dzielnica, ulica, nr posesji, nr lokalu stan aktualny, roboczy elementu lokalizacja, opis, stan realizacji data rozpoczęcia lub zakończenia eksploatacji numer środka trwałego

Parametry studzienek: Parametry przewodów: materiał, długość, średnica przewodu typ kanału rzędna wlotu i wylotu rodzaj nawierzchni źródło danych Parametry studzienek: typ studni oraz włazu budowa oraz średnica ilość wlotów i wylotów rzędna dna studzienki i terenu zagłębienie rodzaj nawierzchni źródło danych

Dane inwestycyjne: inwestor, wykonawca, odbiorca, inspektor nadzoru, kierownik budowy dziennik nr, zakład, protokół odbioru technicznego, data status prawny decyzja urzędu gminy uzgodnienia projektowe

Dokumentacja techniczna: książka, plansza, teczka nr inwentarzowy nr środka trwałego, nr fabryczny zakończenie budowy

Zamiana mapy rastrowej na wektorową Skanowanie map Kalibracja wielopunktowa map w SuperEdit_PRO Przerysowanie w programie Mb_GIS Utility

Kalibracja wielopunktowa map jest procesem w wyniku którego, zostaje usunięty problem deformacji map powstałych w wyniku skanowani z wykorzystaniem siatki kalibracji.

Modele Kalibracji Dostępne modele kalibracji: Helmerta (min. 2 wektory korekcyjne) Afiniczny (min. 3 wektory korekcyjne) Biliniowy (min. 4 wektory korekcyjne) Bikwadratowy (min. 9 wektorów korekcyjnych) Bikubiczny (min. 16 wektorów korekcyjnych) Dobór modelu dokonywany jest przede wszystkim na podstawie ilości wektorów korekcyjnych jakie możemy zdefiniować.

Kalibracja Mapy Rastrowej Kalibracja mapy polegała na: Ustaleniu rozmiarów siatki kalibracyjnej Określeniu wektorów kalibracyjnych Przeprowadzeniu kalibracji Sprawdzeniu wyników

Siatka Kalibracji Ułatwia wprowadzanie dużej liczby wektorów kalibracyjnych w sytuacjach, gdy punkty docelowe rozłożone są w sposób regularny w postaci siatki punktów

Ustaleniu rozmiarów siatki kalibracyjnej Naniesienie siatki kalibracyjnej polega na określeniu ile wierzchołków mamy do dyspozycji oraz w jakiej odległości od siebie się znajdują. Dodatkowo musimy określić punkt wstawienia siatki, z reguły jest to lewy dolny róg siatki.

Określenie wektorów kalibracyjnych

Efekt kalibracji mapy

Sprawdzenie wyników kalibracji 50m 50 x 50 = 2500m2 W celu dodatkowego zweryfikowania wyników można dodać rysunek wektorowy i wykonać na nim pomiary potwierdzające precyzje otrzymanej mapy.

Wykorzystane oprogramowanie: Program Mb_GIS Utility firmy MEGABIT Sp. z o.o. (www.megabit.com.pl) Możliwość dopasowania systemu do potrzeb i wielkości firmy Oprogramowanie dostępna jest w trzech wersjach: Mb_GIS Utility Start Edition Standard Edition Enterprise Edition !!! W dowolnym momencie istnieje możliwość migracji do wyższej wersji systemu.

Program Mb_GIS Utility Start Edition składa się z dwóch aplikacji: Ewidencja - Awarie Mb_ GIS Edytor

Ewidencja- Awarie

Po połączeniu kilku rastrów w jeden oraz zapisaniu podkładu w formacie wektorowym, rozpoczęto rysowanie a następnie wprowadzanie danych do bazy. Opisano: odcinki sanitarne oraz studzienki

Korzyści z wdrożenia bazy danych GIS: możliwość tworzenia i edytowania warstw mapy numerycznej scentralizowanie informacji i danych (ułatwienie dostępu do danych oraz szybki przekaz informacji) uwiarygodnienie danych przeglądanie i analizowanie danych opisowych (analizy statystyczne i przestrzenne stanu majątku sieciowego) możliwość integracji systemu z bazą pomiarów możliwość modelowania hydraulicznego sieci

Dziękujemy za uwagę